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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 많은 지천들이 합류되는 낙동강의 상류로부터 경북 고령군 고령교까지 폭넓은 지역에 대하여, 오염발생원에 가깝거나 또는 오염물질의 농도가 높아지는 지점중 10 곳을 선정하여 시료를 채취하고 수질, 중금속 함량 및 유기물을 분석하였다. 또한 표류수와 퇴적층 분석을 통해 상관관계의 정도를 파악하여, 대구시 및 부산시가 상수, 공업용수 및 수산용수로 사용하고 있는 낙동강의 종합적인 오염방지 대책수립에 필요한 기초자료를 분석하였다.
제안 방법
- Fig. 1에 나타낸 각 조사지점에서 퇴적층을 채취하여 퇴적층의 색상, 냄새, 함수율 및 trichloroethylene, tetrachloroethylene을 분석하였으며, 그 결과를 Table 5에 나타내었다. Table 5 에 나타난 각 조사지점별 퇴적층에 따른 색상을 보면 도시를 경유한 6지점 하류쪽인 8, 9, 10 지점에서 흑갈색을 나타내었으며, 상류지역은 비교적 유기물이 적고 주변토양과 비슷한 갈색을 나타내었다.
- 이를 방냉한 후 증류수를 가하여 100 mL를 만들어 분석하는 용출 시험법과, 시 료 5 g을 취하여 킬달 flask에 넣고 HNO3 10mL와 HOCL 20mL를 넣어 유기물이 완전히 분해되도록 5 〜 10mL 정도가 될 때까지 가열하여 이를 방냉한 후 증류수를 가하여 100 mL를 만들어 분석하는 산분해법 두 가지 방법으로 나누어 분석하였다. trichlorolethy- lene, tetrachloroethylene 용출시험법에 의해 분리해 낸 상등액을 50 mL 취하여 바이 알에 넣고, 여기 에 hexan籍 가하여 수 분간 교반한 후, 가스크로마토그 래피 (Traco 9000 series, U.S.A.) 분석하였으며, 실 험에 사용한 시약들은 시약중 포함된 불순물에 의한 오염을 방지하기위하여 모두 일본 Junsei사 제품과 미 국의 Sigma 및 Aldrich사의 특급시약을 사용하였다.
- 낙동강 중 • 상류지역 하천 중 청 량산 도립공원 양삼 교에서부터 고령군 고령교까지, 하천의 합류지점 등 지 형적 영향을 받는 지점과 생활하수, 공장폐수 등의 유 입으로 오염이 예상되는 10개 지점의 표류수 및 퇴적 층을 채취하여 분석하였으며, 분석결과를 바탕으로 다 음과 같은 결론을 도출하였다.
- 따라서 본 연구에서는 많은 지천들이 합류되는 낙동강의 상류로부터 경북 고령군 고령교까지 폭넓은 지역에 대하여, 오염발생원에 가깝거나 또는 오염물질의 농도가 높아지는 지점중 10 곳을 선정하여 시료를 채취하고 수질, 중금속 함량 및 유기물을 분석하였다. 또한 표류수와 퇴적층 분석을 통해 상관관계의 정도를 파악하여, 대구시 및 부산시가 상수, 공업용수 및 수산용수로 사용하고 있는 낙동강의 종합적인 오염방지 대책수립에 필요한 기초자료를 분석하였다.
- 본 실험에서는 Fig. 1에 나타낸 바와 같이 낙동강 중 • 상류에서 오염관심지역 10개 지점을 중심으로 표류수의 수질 및 퇴적층의 성분조사를 실시하였다.
- 수온, pHr 휴대용 기기를 사용 하여 현장에서 3회 측정하였고, DO(용존산소) 현장 에서 고정시켜 실험실에서 분석하였다. COD(화학적 산소 요구량) 및 염소는 수질오염 공정시험방법에 의 하여 분석하였으며, 페놀류, 암모니아성 질소, 아질산성 질소, 인산염 인, T-N, T-P는 UV/Visible 분광광도법으 로 분석하였고, 중금속류는 프랑스제 Jobin Yvon JY50P 모델을 사용하여 유도결합 플라스마 원자방출분광법 (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy, ICP-AES頑로 분석하였다.
- 하상에 퇴적된 퇴적층시료의 채취는 각 지점마다 사행선 방법으로 여러 곳에서 퇴적층을 무작위 채취하여 갈색 유리병에 1000g 정도의 시료를 냉장, 밀봉, 보관한 후 실험실로 운반하여 분석에 사용하였다. 실험실로 운반된 퇴적층은 그늘진 곳에서 3주간 충분히 자연건조시킨 다음 분석시료로 사용하였다.
- 이를 여과지 (5A) 어】 여과한 후 100mL를 취하고 여기에다 HNQ 5mL를 가하여 5〜 10 mL 정도 가 될 때까지 가열하였다. 이를 방냉한 후 증류수를 가하여 100 mL를 만들어 분석하는 용출 시험법과, 시 료 5 g을 취하여 킬달 flask에 넣고 HNO3 10mL와 HOCL 20mL를 넣어 유기물이 완전히 분해되도록 5 〜 10mL 정도가 될 때까지 가열하여 이를 방냉한 후 증류수를 가하여 100 mL를 만들어 분석하는 산분해법 두 가지 방법으로 나누어 분석하였다. trichlorolethy- lene, tetrachloroethylene 용출시험법에 의해 분리해 낸 상등액을 50 mL 취하여 바이 알에 넣고, 여기 에 hexan籍 가하여 수 분간 교반한 후, 가스크로마토그 래피 (Traco 9000 series, U.
- 퇴적층에 포함된 중금속 성분과 함량을 용출시험법 및 산분해법으로 분석하였으며, 이를 Table 6에 나타 내었다. 퇴적층 시료의 분석은 폐기물공정시험방법에 의해 용출시험법이나 함유시험법 중 어느 방법으로도 분석 결과를 표시할 수 있으나, 실험결과의 신뢰성을 위하여 본 실험에서는 용출시험법 및 산분해법 두 가 지 방법을 모두 적용하였다. 여기서 용출시험법은 산분 해법과 달리 시료를 10배의 묽은 산용액으로 추출하여 추출된 용액을 다시 산분해법으로 분석한 값이므로, 용 출시험법에 의한 분석결과는 10배로 희석된 농도값으 로 표시되어 산분해법으로 분석한 결과보다 10배 이상 의 낮은 값으로 나타나거나 검출불능으로 나타났다.
- 퇴적층의 함수율은 채취한 퇴적층을 약 40 g정도 취하여 중량을 알고있는 증발접시에 넣고 Dry-oven에서 105〜110 oC로 항량이 될 때까지 건조 하여 Dessicator로 방냉 후 중량법으로 구하였다. 또한 퇴적층은 1L 삼각 flasH 시료 100 g을 채취하여 증 류수 900 mL를 가한 후 3000 rpM로 1시간동안 교 반하였다.
- 표류수는 각 지점에서 1.5 L 크기의 polyethylene 병 또는 유리병을 사용하여 표류수로 수 회 세척한 후, 하천 단면에서 수심이 가장 깊은 수면의 지점과 그 지점을 중심으로 좌우 수면폭을 2등분한 각 지점의 수면으로부터 채수하였다. 채수한 시료는 수질오염 공정 시험법11에 의해 각 항목마다 시료보존처리를 한 후 냉장보관하였다.
- 표류수와 퇴적층 중에 포함된 중금속의 농도는 서로 상관관계가 있으며, 이는 오염성분의 발생원 및 이동 메카니즘의 규명 등에 중요한 자료가 되므로 이를 분석하였다. 피어슨의 상관계수의 성질에 의하면 상관계수 (r)는 -1 <rM1의 값을 가지며, r 값이 +1에 가까우면 강한 양의 선형 관계를, -1 에 가까우면 강한 음의 선형 관계를 나타내고, r 값이 l에 가까울수록 선형관계는 약해진다.
- 하상에 퇴적된 퇴적층시료의 채취는 각 지점마다 사행선 방법으로 여러 곳에서 퇴적층을 무작위 채취하여 갈색 유리병에 1000g 정도의 시료를 냉장, 밀봉, 보관한 후 실험실로 운반하여 분석에 사용하였다. 실험실로 운반된 퇴적층은 그늘진 곳에서 3주간 충분히 자연건조시킨 다음 분석시료로 사용하였다.
이론/모형
- 수온, pHr 휴대용 기기를 사용 하여 현장에서 3회 측정하였고, DO(용존산소) 현장 에서 고정시켜 실험실에서 분석하였다. COD(화학적 산소 요구량) 및 염소는 수질오염 공정시험방법에 의 하여 분석하였으며, 페놀류, 암모니아성 질소, 아질산성 질소, 인산염 인, T-N, T-P는 UV/Visible 분광광도법으 로 분석하였고, 중금속류는 프랑스제 Jobin Yvon JY50P 모델을 사용하여 유도결합 플라스마 원자방출분광법 (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy, ICP-AES頑로 분석하였다. 측정시 각 중금 속별 파장은 Zn: 213.
- 낙동강의 표류수 및 퇴적층에 대한 분석 방법은 수질오염 공정시험법11 및 폐기물 공정시험법12에 의해 수행하였으며, 그 내용을 Table 1, 2에 나타내었다.
- 5 L 크기의 polyethylene 병 또는 유리병을 사용하여 표류수로 수 회 세척한 후, 하천 단면에서 수심이 가장 깊은 수면의 지점과 그 지점을 중심으로 좌우 수면폭을 2등분한 각 지점의 수면으로부터 채수하였다. 채수한 시료는 수질오염 공정 시험법11에 의해 각 항목마다 시료보존처리를 한 후 냉장보관하였다.
성능/효과
- 1) 표류수 및 퇴적층에 포함된 중금속의 함량과 함 수율은 상류에서 하류로 내려갈수록 증가하는 경향을 보였으나 예외로 나타난 지점 (site 1,2)도 있었으며, 이 는 강원 및 경북 북부지방의 폐광에 의한 영향으로 생각된다.
- 2) 표류수 중 중금속의 평균함량은 각각 Zn 0.019 mg/L, Cd 0.0005 mg/L, Fe 0.23 mg/L, Mn 0.0369 mg/ L, Cu 0.014 mg/L이었고, Cr은 5 지점에서만 미량 검출되고, Pb는 불검출로 나타났으며, 이는 모두 음용 수 수질기준 이하의 값이었다. 퇴적층 중에 포함된 중 금속 함량은 Zn 23.
-
4) 표류수와 퇴적층에 포함된 중금속간의 상관관계를
검토해 본 결과, 모든 항목에서 낮은 상관관계를 보였 으며, 이는 각 지천에서 유입되는 하천에 의한 중금속 의 오염 이 거의 없음을 나타낸다. -
Table 6에 나타낸 바와 같이, 각 중금속별로 두 가 지 방법에 의해 검출된 분석농도비（산분해법용출법）의 모든 지점들에 대한 평균값을 보면 각각 Zn 83.0, Fe
516, Mn 141 및 Cu 19.4로 나타났으며, 용출법이 10 배의 묽은 산용액에 의한 분석결과임을 고려하면, 각각 Zn 8.3, Fe 51.6, Mn 14.1 및 Cu 1.94로서 C昭 경우 를 제외하고는 대체로 산분해법 이 용출법보다 높은 분 석결과를 보였다. 이는 용출법이 시료 중 중금속 성분 을 묽은 산용액으로 단순 추출하는 방법이므로 시료 중에 있는 목적성분이 시료 matrix 성분에 따라 충분 히 용출되지 않을 수도 있기 때문이라 생각되며, 반면 에 산분해법은 시료를 용액상태가 될 때까지 완전히 분해하여 분석하기 때문에 시료 중 목적성분이 비교적 그대로 분석될 수 있었기 때문이라 생각된다. - D住 모든 지점에서 호기성 상태였으며, 8지점인 왜 관에서 CODMn값이 38 mg/L로 높은 수치를 보이고 있으므로 이 지점에서 상당한 공장폐수의 유입 이 추정 되며, 이하 낙동강 본류에 영향을 미칠 것이라 추측된 다. 또한 표류수 중의 중금속 성분별 평균농도는 각각 Zn 0.019 mg/L, Cd 0.0005 mg/L, Fe 0.23 mg/L, Mn 0.0369 mg/L, Cu 0.014 mg/L 였고, Pb는 검출되 지 않았으며 Cr은 5 지점에서 약간 검출되었을뿐, 기타 지 점에서는 검출되지 않았다. 이 분석결과는 낙동강 수질 에 대한 음용수 수질 기준이 Zn 1.
- 일반적으로 하천의 표류수 중에 포함된 중금속의 종류 및 함량은 계절별로 오염원 및 각종 인자 등에 따라 수시로 변화가 발생될 소지가 많으나, 퇴적층은 표류수에 있는 오염된 물질이 장기간에 걸쳐 저니층에 침전 또는 흡착되어 형성됨으로써, 일시적인 시점에서 측정한 표류수와 퇴적층 중에 포함된 중금속 성분의 함량 면에서 상관관계가 반드시 일정한 경향을 갖지는 않는다. 본 실험에서는 표류수의 수질과 퇴적층의 상관 관계를 분석해 본 결과 Zn, Fe 및 Cd은 각각 r- -0.357, r-0.29, r- -0.21 로 낮은 상관관계를 나타내었으며, Mn과 Cu 경우에는 각각 r-0.111, r-0.04로서 거의 선형관계를 갖지 못하였다. 이는 Mn과 Cu가 생활하수나 공장 폐수의 유입으로 인한 것이 아니라 자연발생적인 원인에 의한 것임을 시사하고 있다.
- 퇴적층 시료의 분석은 폐기물공정시험방법에 의해 용출시험법이나 함유시험법 중 어느 방법으로도 분석 결과를 표시할 수 있으나, 실험결과의 신뢰성을 위하여 본 실험에서는 용출시험법 및 산분해법 두 가 지 방법을 모두 적용하였다. 여기서 용출시험법은 산분 해법과 달리 시료를 10배의 묽은 산용액으로 추출하여 추출된 용액을 다시 산분해법으로 분석한 값이므로, 용 출시험법에 의한 분석결과는 10배로 희석된 농도값으 로 표시되어 산분해법으로 분석한 결과보다 10배 이상 의 낮은 값으로 나타나거나 검출불능으로 나타났다.
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